Question

綠礬晶體（FeSO₄·7H₂O，M=278g/mol）是治療缺鐵性貧血藥品的重要成分。實驗室利用硫酸廠的燒渣（主要成分為Fe₂O₃及少量FeS、SiO₂），制備綠礬的過程如下：
試回答：
（1）操作Ⅰ為             （填寫操作名稱）。
（2） 試劑Y與溶液X反應的離子方程式為                                   。
（3）檢驗所得綠礬晶體中含有Fe²⁺的實驗操作是                                。
（4）操作Ⅲ的順序依次為：               、冷卻結晶、過濾 、           、干燥。
（5）某同學用酸性KMnO₄溶液測定綠礬產品中Fe²⁺含量：
a.稱取11.5g綠礬產品，溶解，配制成1000mL溶液；
b.量取25.00mL待測溶液于錐形瓶中；
c.用硫酸酸化的0.01000mol/L KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL。
①步驟a配制溶液時需要的玻璃儀器除玻璃棒、量筒、燒杯、膠頭滴管外，還需            。
②該同學設計的下列滴定方式，最合理的是            (夾持部分略去)(填字母序號)。

③滴定時發生反應的離子方程式為：                                       。
④判斷此滴定實驗達到終點的方法是                             ；若在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視KMnO₄溶液液面，其它操作均正確，則使測定結果        （填“偏高”“偏低”“無影響”）。
⑤計算上述樣品中FeSO₄·7H₂O的質量分數為                。

Answer 1

（18分）
（1）過濾（1分） （2分）
（2）Fe+2Fe³⁺= 3Fe²⁺  Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑（各2分）
（3）將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水變成紅色。（2分）（或其它合理答案）
（4）蒸發濃縮、洗滌（各1分）
（5）①1000mL容量瓶 （1分）
②b（1分）
③ 5Fe²⁺+MnO₄^-+8H⁺=5Fe³⁺+Mn²⁺+4H₂0（2分）
④滴加最后一滴KMnO₄溶液時，溶液變成紫色且半分鐘不再褪色（2分）偏低（1分）
⑤96.7%

解析試題分析：⑴燒渣與H₂SO₄和O₂反應后，形成了固體和溶液，所以操作Ⅰ為過濾，答案：過濾；⑵Y為Fe₂(SO₄)₃和過量H₂SO₄，要加Fe將它們轉化成FeSO₄，反應為：Fe+2Fe³⁺= 3Fe²⁺  Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑，答案：Fe+2Fe³⁺= 3Fe²⁺  Fe+2H⁺=Fe²⁺+H₂↑；
⑶檢驗所得綠礬晶體中含有Fe²⁺的實驗操作是：先檢驗溶液中無Fe^3＋ ，然后，再將Fe^2＋ 氧化成Fe^3＋ ，用KSCN溶液檢驗，答案：將少許所得晶體放入KSCN溶液不變色，再向溶液中加入氯水變成紅色。
⑷從FeSO₄的水溶液中獲得晶體：蒸發濃縮，結晶析出，過濾洗滌，洗滌、干燥，答案：蒸發濃縮、洗滌；
⑸①配制成1000mL溶液，還需要用1000mL容量瓶，答案：1000mL容量瓶；②酸性高錳酸鉀具有強氧化性，可以發生橡皮管，應盛放在酸式滴定管內，硫酸亞鐵溶液呈酸性，應盛放在酸式滴定管內，故b最合適；故答案為：b；③酸性高錳酸鉀具有強氧化性，將Fe^2＋氧化為Fe^3＋，被還原為Mn^2＋，同時生成水，反應離子方程式為5Fe^2＋+MnO₄^－+8H^＋=5Fe^3＋+Mn^2＋+4H₂O；故答案為：5Fe^2＋+MnO₄^－+8H^＋=5Fe^3＋+Mn^2＋+4H₂O；④該實驗是氧化還原滴定，終點時KMnO₄溶液恰好過量一滴，溶液會顯紫紅色，30秒內不變色，不需要外加指示劑，在滴定終點讀取滴定管刻度時，俯視KMnO₄溶液液面，則所得消耗酸性KMnO₄溶液的體積偏小，所測得的Fe^2＋ 的含量低，故答案為：溶液由無色變為紫紅色，30秒內不變色；偏低；
⑤用硫酸酸化的0.01000mol·L^－1 KMnO₄溶液滴定至終點，消耗KMnO₄溶液體積的平均值為20.00mL；依據反應方程式減小計算：
5Fe^2＋+MnO₄^－+8H^＋═5Fe^3＋+Mn^2＋+4H₂O
5        1
n（Fe^2＋）  0.01000mol·L^－1×0.0200L
計算得到；n（Fe^2＋）=0.001mol；
則1000mL溶液中含Fe^2＋=0.001mol×1000/25=0.04mol；
FeSO₄·7H₂O物質的量為0.04mol，質量=0.04mol×278g·mol^－1=11.12g；
質量分數=×100%=96.70%；
故答案為：96.70%；
考點：硫酸亞鐵的制備